专访湖北赛格瑞：TEC温控从热电材料技术向5G光模块领域扩展

4/15/2022，光纤在线讯，今年一月的第六届“中国光谷 3551 国际创业大赛”全球总决赛上，来自武汉科技大学樊希安樊总团队的“5G光模块用Micro-TEC芯片的产业化”项目获得特等奖，摘得百万大奖。日前在武汉光谷，光纤在线编辑见到了樊希安老师。

   樊总是学者，也是企业家。在学术领域，他是武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室教授、博士生导师，从事热电技术研究多年来，先后主持完成10余项国家、省部级项目与企业横向课题，曾获中国有色协会科技进步一等奖、湖北省高校科研成果转化一等奖等诸多奖项。在产业界，2018年年初，在得到鄂州当地政府基金的支持后，樊总携温差发电技术，带领2名教师和4名硕士毕业生，赴鄂州梧桐湖畔创办湖北赛格瑞新能源科技有限公司，成为武科大第一家学校参股、教授创业的项目。


左为湖北赛格瑞樊总，右为光纤在线主编刘铮博士

   当有电流通过不同的导体组成的回路时，除产生不可逆的焦耳热外，在不同导体的接头处随着电流方向的不同会分别出现吸热、放热现象。这是法国人J.C.A.珀耳帖在1834年发现的。与此类似，如果两种不同的导体连接成回路，且两接头的温度T1和T2不同时，则回路中产生电动势，会有电流出现。此现象是德国人T.J.塞贝克在1821年发现的。塞贝克效应和珀耳帖效应分别被称为第一和第二热电效应。他们正是樊总和赛格瑞的技术所依据的物理原理。

   虽然珀耳帖效应被写在中学物理课本中，基于这一效应的半导体制冷器等也已经在生活中并不少见，但是要把物理原理变成实际产品并不容易。从2004年到华科读博开始，樊总一直在从事热电材料方面的研究工作。在编辑的大学阶段。量子力学，固体物理这些课程被视为最难学的课程之一。而它们正是材料科学的最基础课程。编辑以为，在现代科技的各个领域中，材料学通常是最神秘最前沿的。正因为如此，中国科技距离世界先进水平差距最大的也通常在材料领域。樊总十几年深耕热电材料领域，对这个领域的学术和产业发展有着深刻的理解。

   樊总首先告诉编辑，热电效应不仅可以用于制冷，同样也可以用来发电。作为一种主动致冷手段，半导体制冷器在各类电子，光电子器件封装中被广泛使用，就连我们现在天天都要做的核酸检测PCR设备中也有半导体制冷器。基于塞贝克效应，他们还开发了利用汽车，工厂尾气余热发电的技术，并已经在西部一家工厂有了早期案例。樊总说，未来这一应用的前景非常广阔，对于节能环保非常有帮助。樊总还说，他们正在开发可穿戴的温差发电装置，可以成为随身携带的充电宝。同样的技术，已经应用到了我们的嫦娥四号上。

   利用热电效应离不开材料。樊总说热电效应主要基于以碲化铋(Bi2Te3)基合金材料为代表的五六族元素材料。碲材料主要以铜伴生矿形式存在于自然界。中国在碲和铋材料的储备都处在世界前列。但是从矿石材料到可用的碲化铋材料却需要复杂的工艺。樊总告诉编辑，几年前用于Micro-TEC的碲化铋材料在国内还不容易获得，直到俄罗斯开始向中国出口情况才得到好转，国内的企业才有机会开始着手Micro-TEC产品的研发和生产。而在湖北赛格瑞，他们可以说是国内第一家能够自己生产满足Micro-TEC产品需求的高强度高热电优值碲化铋材料的国内公司。

   樊总说，在他们的鄂州工厂里，有完整的碲化铋材料生产线。在材料生长出来之后还要切割，封装等，光主工序就近40道，辅助工序近100道。从实验室到可以销售的产品，创建之初他们用了大半年的时间才实现了工艺的稳定性，如今已经掌握了半导体制冷芯片制造的几大核心工艺，产品已经实现批量销售。樊总告诉编辑，相比于消费电子领域等用的TEC产品，光通信器件里的TEC对尺寸要求更高。从原来的毫米级的切割要发展到微米精度的切割，难度更高。赛格瑞的产品如今已经可以发展到可以和国外同行在性能和尺寸上都相仿，甚至更有优势。另一方面，现在的半导体制冷芯片一片要几个美元，国产替代产品的出现对于进一步降低国产光器件成本也会有很大帮助。

   樊总说，他们的技术可以说是土生土长的在武汉光谷发展起来的技术。光谷是全球光通信发展的重镇，TEC制冷器在各类光器件封装中一直扮演着重要角色，他们也非常重视赛格瑞在光通信市场的拓展。樊总说，通过前一阶段和武汉多家主要光器件公司的合作，他们发现可定制化的TEC制冷器会是他们一个主要优势。以往光器件工程师对于TEC的使用通常是萧规曹随，没有什么自己的方案，但是通过和赛格瑞的合作，可以更灵活的使用TEC。一家武汉光器件公司采用了赛格瑞的TEC方案后，发现光器件的功耗可以明显下降。樊总因此问编辑，“你们行业里光器件封装中许多常规的TEC使用方案是不是都可以研究一下怎么改善？”樊总说，他们的团队有着丰富的热设计，热仿真的经验，他们很乐于同光器件厂商配合，把这一光谷发展起来的技术更好地服务光谷的光通信企业。

樊总和赛格瑞在TEC技术的突破再次证明了武汉中国光谷的科技和人才优势。作为身边的热电材料和器件专家，赛格瑞的产品和技术会帮助光谷的光电产业链更加完善，更加先进，也必将帮助自己成为光谷又一家科技明星企业。